EP3295144A1 - Vorrichtung zur messung einer abbildungseigenschaft eines optischen systems - Google Patents

Vorrichtung zur messung einer abbildungseigenschaft eines optischen systems

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EP3295144A1
EP3295144A1 EP16721642.3A EP16721642A EP3295144A1 EP 3295144 A1 EP3295144 A1 EP 3295144A1 EP 16721642 A EP16721642 A EP 16721642A EP 3295144 A1 EP3295144 A1 EP 3295144A1
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EP
European Patent Office
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cameras
optical system
light
plane
reference axis
Prior art date
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Application number
EP16721642.3A
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English (en)
French (fr)
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EP3295144B1 (de
Inventor
Josef Heinisch
Ralf POIKAT
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Trioptics GmbH
Original Assignee
Trioptics GmbH
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Publication date
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Publication of EP3295144A1 publication Critical patent/EP3295144A1/de
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Publication of EP3295144B1 publication Critical patent/EP3295144B1/de
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02Testing optical properties
    • G01M11/0242Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations
    • G01M11/0257Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations by analyzing the image formed by the object to be tested
    • G01M11/0264Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations by analyzing the image formed by the object to be tested by using targets or reference patterns
    • GPHYSICS
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    • G01M11/02Testing optical properties
    • G01M11/0292Testing optical properties of objectives by measuring the optical modulation transfer function

Definitions

  • the invention relates to a device for measuring a imaging property of a lens, a lens or another optical system.
  • the imaging property may be, for example, the modulation transfer function (MTF).
  • a diaphragm can be arranged in the focal plane of the optical system, which is illuminated by a light source and has a pattern of diaphragm openings.
  • a plurality of separate cameras are arranged, each having an object and a light sensor, which is arranged in a focal plane of the lens.
  • the cameras are distributed so that each camera captures the image of exactly one section of the light pattern with its light sensor.
  • the modulation transfer function can be measured at several field positions independently of one another.
  • the object of the invention is therefore to provide a device for measuring a imaging property of an optical system, in which as many independent cameras measuring light, which emerges from different directions from the optical system, can detect.
  • this object is achieved by a device for measuring a imaging property of an optical system which has a light pattern generating device which is adapted to generate a light pattern in a focal plane of the optical system.
  • the device further has a reference axis to which the optical axis of the optical system is alignable, and has an array of N separate cameras, each camera having an objective and a light sensor disposed in a focal plane of the objective.
  • the cameras are arranged on an opposite side of the light pattern generating device that each camera with their
  • the device further comprises at least one beam deflecting element arranged in such a way between the optical system and the at least one camera in that it deflects the light impinging on the at least one camera away from the reference axis of the optical system.
  • the at least one beam deflecting element can be arranged such that the optical axis of at least one camera is arranged perpendicular to the reference axis. In this way, the individual measurement light beams can be spread wide, which provides a corresponding amount of space for the arrangement of the cameras.
  • At least 4 first cameras and in particular also their optical axes can be arranged in a first plane. This allows a very flat design arrangement of the first cameras. This in turn creates the conditions for staggering additional cameras in other parallel planes.
  • the first plane is preferably perpendicular to the. Reference axis. Based on this concept more than 9 cameras are provided in another embodiment, wherein at least 4 second cameras are arranged in a second plane which is parallel to the first plane.
  • the first and the second cameras and the beam deflecting elements can be arranged such that light which exits the optical system at an angle ⁇ 1 with respect to the reference axis is emitted by the beam deflection elements deflected more strongly and directed to the first cameras, and that light that exits the optical system at an angle ⁇ 2 > oii with respect to the reference axis is deflected less and directed to the second cameras, the first plane farther from the optical system is arranged as the second level.
  • This concept which allows particularly efficient use of space, can be extended to three or more levels. As a result, the number of measurable field positions can be further increased.
  • the arranged in a plane cameras are preferably arranged annularly around the reference axis.
  • the optical axes of the cameras arranged in a circle are preferably distributed equidistantly in a plane angularly in this way. In this way, a symmetrical arrangement of the cameras on the light exit side of the optical system is achieved.
  • the cameras arranged in a plane and the beam deflecting elements associated therewith can be fastened to a common support structure, which may be designed, for example, as a ring-shaped mounting plate. In this way, several levels, each with multiple cameras can be staggered in succession with structurally simple means.
  • the light pattern generating means may comprise a light source and an aperture which can be illuminated by the light source and which can be arranged in the focal planes of the optical system and has a pattern of aperture openings.
  • the light pattern generating means may include an array of self-luminous point light elements, e.g. B. of LEDs include.
  • the beam deflecting elements are preferably plane mirrors or deflecting prisms. However, curved mirrors or diffractive optical elements are also possible. 9
  • exactly one camera has an optical axis which is aligned with the reference axis. The incident on this camera light is thus not distracted by Strahlablenkmaschinen. DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
  • Figure 1 is a schematic meridional section through a
  • Figure 2 is a plan view of a diaphragm which is part of the measuring device shown in Figure 1;
  • FIG. 3 shows a diaphragm whose image is in an inventive
  • Measuring device is detected by multiple cameras;
  • FIG. 4 shows a meridional section through an inventive device
  • FIG. 5 shows a view of an arrangement of beam deflecting elements, which is part of the measuring device shown in FIG. DESCRIPTION OF THE PRIOR ART
  • FIG. 1 In order to explain the mode of operation of the measuring device according to the invention, reference is first made to FIG. 1, in which a measuring device according to the prior art is shown in a schematic meridional section and denoted overall by 10 '.
  • the measuring device 10 ' is intended to measure the modulation transmission function (MTF) of an optical system referred to hereinafter as the test object 12'.
  • the specimen 12 ' is indicated here only as a single lens; becomes common it is an optical system with multiple refractive and / or reflective optical elements.
  • the modulation transfer function is an important tool to quantitatively evaluate the imaging quality of optical systems, and describes the resolution performance of an optical system by the ratio of the relative image contrast to the relative object contrast.
  • the test piece 12 forms an object; from the image of the object can be closed to the modulation transfer function of the specimen 12 '.
  • the object imaged by the specimen 12 ' is formed by a light pattern generated by a light pattern generator 14'.
  • the light pattern generator 14 ' has an aperture 16' which has a plurality of apertures 18 '.
  • 2 shows a plan view of the diaphragm 16 ', in which the arrangement of the apertures 18' can be seen.
  • the apertures 18 ' here have the shape of cross slots, which are distributed in a regular arrangement on the aperture 16'.
  • the distance of the outer apertures 18 'from the diaphragm center is identical here.
  • the diaphragm 16 ' is uniformly illuminated by a light source 20', represented as a light bulb, by means of a condenser 22 '.
  • the test object 12 ' is arranged in the measuring device 10' in such a way that its optical axis is aligned with a reference axis 24 'of the measuring device 10'.
  • the reference axis 24 'of the device 10' coincides with the optical axis of the condenser 22 'together.
  • the specimen 12 ' becomes axially so positioned so that the diaphragm 16 'in the focal plane 26' of the specimen 12 'is arranged.
  • the light pattern defined by the apertures 18 ' is imaged by the specimen 12' at infinity.
  • On the light pattern generating device 14 'opposite side of the specimen 12' are two identically constructed cameras 280 ', 281' are arranged.
  • the cameras 280 ', 281' each contain an objective 30 'and a spatially resolving light sensor 32', which is located in a focal plane of the objective 30 '. In each case, a section of the light pattern generated by the light pattern generating device 14 'is produced on the light sensor 32'.
  • the cutout is determined inter alia by the arrangement of the cameras 280 ', 281' with respect to the reference axis 24 '.
  • the optical axis 341 'of the other camera 281' is arranged inclined to the reference axis 24 '. As a result, the camera 281 'captures the image of one of the outer apertures 18'.
  • the modulation transfer function of the test object 12 1 can be determined in a manner known per se. With the known measuring device 10 'shown in FIGS. 1 and 2, the modulation transfer function can be measured at five different field positions.
  • FIG. 4 shows a measuring device 10 according to the invention in a meridional section based on FIG. 1, with which a measurement is also possible at 13 or more field positions.
  • Parts which are included in the same or similar manner in the known measuring device 10 ', are denoted by the same reference numeral, but without apostrophe and will not be explained again in detail.
  • N 13 cameras
  • 5 cameras 280, 2811, 2813, 2821 and 2825 are shown.
  • the cameras have the same structure as that in FIG. 1 - 9 - shown cameras 280 ', 281' and thus each comprise an objective 30 and a spatially resolving light sensor 32 which is arranged in the focal plane of the lens 30.
  • the cameras 2811 and 2813 which can be seen above in FIG. 4, are fastened to a first mounting plate 40, which is arranged perpendicular to the reference axis 24 of the measuring device 10.
  • the first mounting plate 40 has a central opening 42 through which the vertically aligned camera 280 extends.
  • the camera 280 can be used to measure the modulation transfer function for the axial field position.
  • the cameras 2811, 2813 are aligned horizontally so that their optical axes 3411 and 3413 are coplanar and perpendicular to the reference axis 24.
  • flat deflecting mirrors 4211 and 4213 which deflect the light bundles 271 by an angle ai in the meridional plane, are also fastened to the first mounting platform 40.
  • the second mounting plate 44 below the cameras 2811, 2813 extends a second mounting plate 44 to which the remaining cameras are attached.
  • the second mounting plate 44 has a larger central opening 46, the diameter of which is dimensioned so that the inclined light beam 271 can pass through and meet the deflecting mirrors 4211, 4213.
  • On the second mounting plate 44 a total of 8 cameras are attached, of which only the arranged in the meridional section cameras 2821 and 2825 are shown. Their optical axes 3421 and 3425 are also coplanar in a second plane extending parallel to the first plane.
  • further deflecting mirrors are provided on the second mounting plate 44. gel 4221, 4225 attached, which cause a beam deflection by an angle ⁇ 2 ⁇ oii.
  • the cameras 2821 to 2828 are distributed angularly equidistantly about the reference axis 24 around, so that the Win ⁇ angle between the optical axes of two adjacent cameras 2821-2828 always 45 °.
  • the eight deflecting mirrors 4221 to 4228 assigned to the cameras are distributed equidistantly around the reference axis 24 in angular equations.
  • the deflection mirrors 4111 to 4114 and 4221 to 4228 need no housings and can be dimensioned so that their surface is illuminated almost completely by the inclined light bundles 271, 272. As a result, the deflection mirrors 4111 to 4114 and 4221 to 4228 can be arranged much closer to one another than would be the case with cameras.
  • the deflecting mirrors 4111 to 4114 and 4221 to 4228 it is not possible with the deflecting mirrors 4111 to 4114 and 4221 to 4228, the number of Cameras - and thus the number of independently measurable field positions - to increase as desired. If the number of independently measurable field positions should be greater than 13, either the deflection mirror smaller or more deflection mirrors must be arranged in a third plane, which z. B. by a larger distance between the specimen 12 and the .Anowski the cameras is possible.

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Abstract

Eine Vorrichtung (10) zur Messung einer Abbildungseigenschaft eines optischen Systems (12) erzeugt in einer Brennebene (26) des optischen Systems (12) ein Lichtmuster. Die Vorrichtung umfasst eine Anordnung von N voneinander getrennten Kameras (280; 2811 bis 2814., 2821 bis 2828), wobei jede Kamera ein Objektiv (30) und einen Lichtsensor (32) aufweist, der in einer Brennebene des Objektivs angeordnet ist. Die Kameras sind derart auf einer der Liehtmustererzeugungseinrichtung (14) gegenüberliegenden Seite angeordneten, dass jede Kamera mit ihrem Lichtsensor das unter der Mitwirkung des optischen Systems entstandene Bild von genau einem Ausschnitt des Lichtmusters erfasst. Erfindungsgemäß ist mindestens ein Strahlablenkelement (4211 bis 4214, 4221 bis 4228) derart zwischen dem optischen System und mindestens einer der Kameras (2811 bis 2814, 2821 bis 2828) angeordnet, dass es das auf die mindestens eine Kamera auftreffende Licht (271, 272) von einer Referenzachse (24) der Vorrichtung, an welcher das optische System ausgerichtet ist, ablenkt.

Description

VORRICHTUNG ZUR MESSUNG EINER ABBILDUNGSEIGENSCHAFT
EINES OPTISCHEN SYSTEMS
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung einer Abbildungseigenschaft eines Objektivs, einer Linse oder eines anderen optischen Systems. Bei der Abbildungseigenschaft kann es sich beispielsweise um die Modulationsübertragungsfunktion (MTF, modulation transfer function) handeln.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Im Stand der Technik bekannt sind Vorrichtungen zur Messung einer Abbildungseigenschaft eines optischen Systems, bei denen in einer Brennebene des optischen Systems ein Lichtmuster, zum Beispiel einer Anordnung aus Strichkreuzen oder Punkten, erzeugt wird. Zu diesem Zweck kann beispielsweise eine Blende in der Brennebene des optischen Systems angeord- net werden, die von einer Lichtquelle beleuchtet wird und ein Muster aus Blendenöffnungen aufweist.
Auf der gegenüberliegenden Seite des optischen Systems sind mehrere voneinander getrennte Kameras angeordnet, die jeweils ein Objekt und einen Lichtsensor aufweisen, der in einer Brennebene des Objektivs angeordnet ist. Die Kameras sind dabei so verteilt angeordnet, dass jede Kamera mit ihrem Lichtsensor das Bild von genau einem Ausschnitt des Lichtmusters erfasst. Auf diese Weise kann beispielsweise die Modulationsübertragungsfunktion an mehreren Feldpositionen unabhän- gig voneinander gemessen werden. Infolge stetig steigender Anforderungen an die Abbildungseigenschaften von optischen Systemen ist es wünschenswert, die Modulationsübertragungsfunktion oder eine andere Abbildungseigenschaft des optischen Systems an möglichst vielen Feldpo- sitionen zu messen. Da für jeden Ausschnitt aus dem Lichtmuster eine eigene Kamera erforderlich ist, die ein gewisses Bauvolumen beansprucht, wird es bei größeren Zahlen von Ausschnitten schwierig, eine entsprechende Zahl von Kameras so dicht anzuordnen, dass das Messlicht aus der gewünschten Richtung in die entsprechenden Kameras eintreten kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Messung einer Abbildungseigenschaft eines optischen Systems anzugeben, bei der möglichst viele voneinander unabhängige Kameras Messlicht, das aus unterschiedlichen Richtungen aus dem optischen System austritt, erfassen können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Messung einer Abbildungseigenschaft eines optischen Systems gelöst, das eine Lichtmustererzeugungseinrichtung hat, die dazu eingerichtet ist, in einer Brennebene des optischen Systems ein Lichtmuster zu erzeugen. Die Vorrichtung hat ferner eine Referenzachse, an der die optische Achse des optischen Systems ausrichtbar ist, und weist eine Anordnung von N voneinander getrennten Kameras, wobei jede Kamera ein Objektiv und einen Lichtsensor aufweist, der in einer Brennebene des Objektivs angeordnet ist. Die Kameras sind derart auf einer der Lichtmustererzeugungseinrichtung gegenüberliegenden Seite angeordnet, dass jede Kamera mit ihrem
Lichtsensor das unter der Mitwirkung des optischen Systems entstandene Bild von genau einem Ausschnitt des Lichtmusters erfasst. Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung ferner mindestens ein Strahlablenkelement auf, das derart zwischen dem optischen System und der mindestens einen Kamera angeordnet ist, dass es das auf die mindestens eine Kamera auftreffende Licht von der Referenzachse des optischen Systems weg ablenkt.
Durch die Ablenkung des Lichts weg von der Referenzachse müssen nicht mehr alle Kameras in der Nähe der Referenzachse angeordnet sein, sondern können sich auch weiter von ihr entfernt befinden. Dadurch lässt sich im Prinzip der gesamte Halbraum auf der Lichtaustrittsseite des zu vermessenden optischen Systems nutzen, um eine Vielzahl von Kameras anzu- ordnen.
Das mindestens eine Strahlablenkelement kann dabei so angeordnet sein, dass die optische Achse mindestens einer Kamera senkrecht zu der Referenzachse angeordnet ist. Auf diese Weise können die einzelnen Messlichtstrahlenbündel weit auf- gespreizt werden, wodurch entsprechend viel Platz für die Anordnung der Kameras geschaffen wird.
Wenn die Zahl N der Kameras größer als 4 ist, können mindestens 4 erste Kameras und insbesondere auch deren optischen Achsen in einer ersten Ebene angeordnet sein. Dadurch wird eine sehr flach bauende Anordnung der ersten Kameras ermöglicht. Dies schafft wiederum die Voraussetzung dafür, weitere Kameras in anderen parallelen Ebenen gestaffelt anzuordnen. Die erste Ebene verläuft dabei vorzugsweise senkrecht zu der . Referenzachse . Auf diesem Konzept aufbauend sind bei einem anderen Ausführungsbeispiel mehr als 9 Kameras vorgesehen, wobei mindestens 4 zweite Kameras in einer zweiten Ebene angeordnet sind, die parallel zu der ersten Ebene verläuft.
Die ersten und die zweiten Kameras und die Strahlablenkele- mente können in diesem Fall so angeordnet sein, dass Licht, das unter einem Winkel αι bezüglich der Referenzachse aus dem optischen System austritt, von den Strahlablenkelementen stärker abgelenkt und auf die ersten Kameras gerichtet wird, und dass Licht, das unter einem Winkel α2 > oii bezüglich der Referenzachse aus dem optischen System austritt, weniger stark abgelenkt und auf die zweiten Kameras gerichtet wird, wobei die erste Ebene weiter entfernt von dem optischen System angeordnet ist als die zweite Ebene. Dieses Konzept, das eine besonders effiziente Ausnutzung des Bauraums ermöglicht lässt sich auch auf drei oder mehr Ebenen erweitern. Dadurch, kann die Zahl der vermessbaren Feldpositionen weiter erhöht werden.
Die in einer Ebene angeordneten Kameras sind vorzugsweise ringförmig um die Referenzachse herum angeordnet. Die optischen Achsen der ringförmig angeordneten Kameras sind dabei vorzugsweise winkelmäßig äquidistant in einer Ebene verteilt Auf diese Weise wird eine symmetrische Anordnung der Kameras auf der Lichtaustrittsseite des optischen Systems erreicht.
Die in einer Ebene angeordneten Kameras und die diesen zugeordneten Strahlablenkelemente können an einer gemeinsamen Tragstruktur befestigt sein, die beispielsweise als ringför- mige Montageplatte ausgebildet sein kann. Auf diese Weise lassen sich mehrere Ebenen mit jeweils mehreren Kameras mit konstruktiv einfachen Mitteln hintereinander gestaffelt anordnen .
Die Lichtmustererzeugungseinrichtung kann eine Lichtquelle und eine von der Lichtquelle ausleuchtbare Blende aufweisen, die in der Brennebenen des optischen Systems anordenbar ist und ein Muster aus Blendenöffnungen aufweist. Alternativ hierzu kann die Lichtmustererzeugungseinrichtung auch eine Anordnung von selbstleuchtenden Punktlichtelementen, z. B. von LEDs, umfassen.
Bei den Strahlablenkelementen handelt es sich vorzugsweise um Planspiegel oder Umlenkprismen. In Betracht kommen jedoch auch gekrümmte Spiegel oder diffraktive optische Elemente. 9
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Vorzugsweise hat genau eine Kamera eine optische Achse, die mit der Referenzachse fluchtet. Das auf diese Kamera treffende Licht wird somit nicht von Strahlablenkelementen abgelenkt . KUR E BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Darin zeigen:
Figur 1 einen schematischen Meridionalschnitt durch eine
Messvorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
Figur 2 eine Draufsicht auf eine Blende, die Teil der in der Figur 1 gezeigten Messvorrichtung ist;
Figur 3 eine Blende, deren Bild in einer erfindungsgemäßen
Messvorrichtung von mehreren Kameras erfasst wird; Figur 4 einen Meridionalschnitt durch eine erfindungsgemäße
Messvorrichtung; und
Figur 5 eine Ansicht auf eine Anordnung von Strahlablenkelementen, die Teil der in der Figur 4 gezeigten Messvorrichtung ist. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Zur Erläuterung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Messvorrichtung wird zunächst auf die Figur 1 Bezug genommen, in der eine Messvorrichtung gemäß dem Stand der Technik in einem schematischen Meridionalschnitt gezeigt und insgesamt mit 10' bezeichnet ist.
Die Messvorrichtung 10' ist dafür vorgesehen, die Modulati- onsübertragungsfunktion (MTF) eines im Folgenden als Prüfling 12' bezeichneten optischen Systems zu messen. Der Prüfling 12' ist hier nur als einzelne Linse angedeutet; häufig wird es sich um ein optisches System mit mehreren refraktiven und/oder reflektiven optischen Elementen handeln.
Die Modulationsübertragungsfunktion stellt ein wichtiges Hilfsmittel dar, um die Abbildungsqualität von optischen Systemen quantitativ zu bewerten, und beschreibt die Auflösungsleistung eines optischen Systems durch das Verhältnis des relativen Bildkontrasts zum relativen Objektkontrast.
Wenn ein Objekt von einem optischen System abgebildet wird, kommt es durch Abbildungsfehler und Beugungserscheinungen zwangsläufig zu einer Qualitätsverringerung in der Bildebene. Auch Fertigungsabweichungen sowie Montage- und Ausrichtungsfehler schwächen die Abbildungsleistung des Prüflings 12'.
Zur Messung Modulationsübertragungsfunktion bildet der Prüfling 12' ein Objekt; aus dem Bild des Objekts kann auf die Modulationsübertragungsfunktion des Prüflings 12' geschlossen werden. Das von dem Prüfling 12' abgebildete Objekt wird durch ein Lichtmuster gebildet, das von einer Lichtmusterer- zeugungseinrichtung 14' erzeugt wird. Die Lichtmustererzeu- gungseinrichtung 14' weist eine Blende 16' auf, die mehrere Blendenöffnungen 18' hat. Die Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die Blende 16', in der die Anordnung der Blendenöffnungen 18' erkennbar ist. Die Blendenöffnungen 18' haben hier die Form von Kreuzschlitzen, die in einer regelmäßigen Anordnung über die Blende 16' verteilt sind. Der Abstand der äußeren Blendenöffnungen 18' von der Blendenmitte ist hier identisch. Die Blende 16' wird von einer als Glühbirne dargestellten Lichtquelle 20' mit Hilfe eines Kondensor 22' gleichmäßig ausgeleuchtet .
Der Prüfling 12' wird so in der Messvorrichtung 10' angeord- net, dass seine optische Achse mit einer Referenzachse 24' der Messvorrichtung 10' fluchtet. Die Referenzachse 24' der Vorrichtung 10' fällt dabei mit der optischen Achse des Kondensors 22' zusammen. Außerdem wird der Prüfling 12' axial so positioniert, dass die Blende 16' in der Brennebene 26' des Prüflings 12' angeordnet ist. Dadurch wird das durch die Blendenöffnungen 18' definierte Lichtmuster vom Prüfling 12' ins Unendliche abgebildet. Auf der der Lichtmustererzeugungseinrichtung 14' gegenüberliegenden Seite des Prüflings 12' sind zwei identisch aufgebaute Kameras 280', 281' angeordnet. Die Kameras 280', 281' enthalten jeweils ein Objektiv 30' und einen ortsauflösenden Lichtsensor 32', der sich in einer Brennebene des Objektivs 30' befindet. Auf dem Lichtsensor 32' entsteht dadurch jeweils ein Ausschnitt aus dem von der Lichtmustererzeugungs- einrichtung 14' erzeugten Lichtmuster. Der Ausschnitt wird dabei u. a. durch die Anordnung der Kameras 280', 281' bezüglich der Referenzachse 24' festgelegt. Die Kamera 280', deren optische Achse 340' mit der Referenzachse 24' fluchtet, er- fasst ein Bild der Blendenöffnung 18' in der Mitte der Blende 16' .
Die optische Achse 341' der anderen Kamera 281' ist geneigt zur Referenzachse 24' angeordnet. Dadurch erfasst die Kamera 281' das Bild einer der äußeren Blendenöffnungen 18'.
Um die zentrale Kamera 280' herum sind noch drei weitere Kameras angeordnet, die in der Figur 1 aus Gründen der Übersicht nicht dargestellt sind. Diese drei weiteren Kameras erfassen die Bilder der drei anderen äußeren Blendenöffnungen 18'. Durch Auswertung der auf den Lichtsensoren 32' der Kameras 280', 281' entstehenden Bilder der Blendenöffnungen 18' kann die Modulationsübertragungsfunktion des Prüflings 121 in an sich bekannter Weise bestimmt werden. Mit der in den Figuren 1 und 2 dargestellten bekannten Messvorrichtung 10' lässt sich die Modulationsübertragungsfunktion an fünf unterschiedliche Feldpositionen messen.
Für Feldpositionen zwischen den fünf Blendenöffnungen 18' lässt sich jedoch keine Aussage über die Modulationsübertra- gungsfunktion treffen. Im Allgemeinen ist es deswegen wünschenswert, wenn die Modulationsübertragungsfunktion an möglichst vielen unterschiedlichen Feldpositionen unabhängig gemessen werden kann. Aus der Figur 1 wird allerdings deutlich, dass bereits bei fünf zu vermessenden Feldpositionen die beiden dargestellten Kameras 280', 281' und die drei weiteren nicht dargestellten Kameras sehr dicht zueinander angeordnet sein müssen. Für eine Messung an z.B. 13 Feldpositionen, etwa unter Verwendung der in der Figur 3 gezeigten Blende 16, müssten somit 13
Kameras um die Referenzachse 24' herum angeordnet sein. Da die Kameras nicht beliebig miniaturisierbar sind, lässt sich die Modulationsübertragungsfunktion mit dem herkömmlichen Aufbau die Messvorrichtung 10' an derart vielen Feldpositio- nen nicht vermessen.
BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Die Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Messvorrichtung 10 in einem an die Figur 1 angelehnten meridionalen Schnitt, mit der eine Messung auch an 13 oder mehr Feldpositionen möglich ist. Teile, die in gleicher oder ähnlicher Weise auch in der bekannten Messvorrichtung 10' enthalten sind, sind mit der gleichen Bezugsziffer, jedoch ohne Apostroph bezeichnet und werden nicht nochmals im Einzelnen erläutert.
Um jede der in der Figur 3 gezeigten N = 13 Blendenöffnungen 18 getrennt voneinander auf jeweils einen Bildsensor 33 abbilden zu können, weist die erfindungsgemäße Messvorrichtung 10 eine entsprechende Zahl von N = 13 Kameras auf, die zum größten Teil in zwei unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind . In dem meridionalen Schnitt der Figur 4 sind von den N = 13 Kameras 5 Kameras 280, 2811, 2813, 2821 und 2825 dargestellt. Die Kameras haben den gleichen Aufbau wie die in der Figur 1 - 9 - gezeigten Kameras 280', 281' und umfassen somit jeweils ein Objektiv 30 und einen ortsauflösenden Lichtsensor 32, der in der Brennebene des Objektivs 30 angeordnet ist.
Die in der Figur 4 oben erkennbaren Kameras 2811 und 2813 sind an einer ersten Montageplatte 40 befestigt, die senkrecht zur Referenzachse 24 der Messvorrichtung 10 angeordnet ist. Die erste Montageplatte 40 hat eine zentrale Öffnung 42, durch die hindurch sich die vertikal ausgerichtete Kamera 280 erstreckt. Mit der Kamera 280 lässt sich die Modulationsüber- tragungsfunktion für die axiale Feldposition messen.
Die Kameras 2811, 2813 sind horizontal ausgerichtet, so dass ihre optischen Achsen 3411 bzw. 3413 koplanar und senkrecht zur Referenzachse 24 angeordnet sind. Um schräg zur Referenzachse 24 verlaufende kollimierte Lichtbündel 271 auf die Kameras 2811 bzw. 2813 zu richten, sind an der ersten Montageplattform 40 außerdem plane Umlenkspiegel 4211 bzw. 4213 befestigt, welche die Lichtbündel 271 um einen Winkel ai in der Meridionalebene umlenken.
Unterhalb der Kameras 2811, 2813 erstreckt sich eine zweite Montageplatte 44, an der die übrigen Kameras befestigt sind. Die zweite Montageplatte 44 hat eine größere zentrale Öffnung 46, deren Durchmesser so bemessen ist, dass die geneigten Lichtbündel 271 hindurch treten und auf die Umlenkspiegel 4211, 4213 treffen können. An der zweiten Montageplatte 44 sind insgesamt 8 Kameras befestigt, von denen lediglich die in dem Meridionalschnitt angeordneten Kameras 2821 und 2825 dargestellt sind. Deren optische Achsen 3421 und 3425 verlaufen ebenfalls koplanar in einer zweiten Ebene, die sich parallel zu der ersten Ebene erstreckt. Um die stärker gegenüber der Referenzachse 24 geneigten Lichtbündel 272 in die Kameras 2821, 2825 zu richten, sind an der zweiten Montageplatte 44 weitere Umlenkspie- gel 4221, 4225 befestigt, die eine Strahlumlenkung um einen Winkel α2 < oii bewirken.
Die Figur 5 zeigt eine Ansicht auf die Anordnung der N = 13 Kameras in Lichtausbreitungsrichtung, d.h. in der Figur 4 von unten. In dieser Darstellung ist die Anordnung der acht Kameras 2821 bis 2828 auf der zweiten Montageplatte 44 erkennbar. Die Kameras 2821 bis 2828 sind winkelmäßig äquidistant um die Referenzachse 24 herum verteilt angeordnet, so dass der Win¬ kel zwischen den optischen Achsen zweier benachbarter Kameras 2821 bis 2828 stets 45° beträgt. Entsprechend sind auch die den Kameras zugeordneten acht Umlenkspiegel 4221 bis 4228 winkelmäßig äquidistant um die Referenzachse 24 herum verteilt angeordnet.
Durch die Öffnung 46 in der zweiten Montageplatte 44 hindurch kann man die Anordnung der vier Umlenkspiegel 4111 bis 4114 erkennen, die den in der Figur 5 gestrichelt angedeuteten Kameras 2821 bis 2824 zugeordnet sind.
Wie aus den Figuren 4 und 5 hervorgeht, ist es mit Hilfe der 12 Umlenkspiegel 4111 bis 4114 sowie 4221 bis 4228 möglich, die N - 13 Kameras 280, 2811 bis 2814 sowie 2821 bis 2825 weiter weg von der Referenzachse 24 anzuordnen. Dies ist Folge davon, dass die Umlenkspiegel 4111 bis 4114 sowie 4221 bis 4228 das auf die Kameras 2811 bis 2814 sowie 2821 bis 2825 auftreffende Licht von der Referenzachse 24 weg ablen- ken. Die Umlenkspiegel 4111 bis 4114 sowie 4221 bis 4228 benötigen keine Gehäuse und können so dimensioniert sein, dass ihre Fläche praktisch vollständig von den geneigten Lichtbündeln 271, 272 ausgeleuchtet wird. Dadurch können die Umlenkspiegel 4111 bis 4114 sowie 4221 bis 4228 sehr viel dichter zueinander angeordnet werden, als dies mit Kameras der Fall wäre.
Wie die Figur 5 zeigt, ist es auch mit den Umlenkspiegeln 4111 bis 4114 sowie 4221 bis 4228 nicht möglich, die Zahl der Kameras - und dadurch die Zahl der unabhängig voneinander messbaren Feldpositionen - beliebig zu erhöhen. Wenn die Zahl der unabhängig voneinander messbaren Feldpositionen größer als 13 sein soll, müssen entweder die Umlenkspiegel kleiner oder weitere Umlenkspiegel in einer dritten Ebene angeordnet sein, was z. B. durch einen größeren Abstand zwischen dem Prüfling 12 und der .Anordnung der Kameras möglich wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Vorrichtung (10) zur Messung einer Abbildungseigenschaft eines optischen Systems (12), mit: a) einer Lichtmustererzeugungseinrichtung (14), die dazu eingerichtet ist, in einer Brennebene (26) des optischen Systems (12) ein Lichtmuster zu er¬ zeugen, b) einer Referenzachse (24), an der die optische
Achse des optischen Systems (12) ausrichtbar ist, c) einer Anordnung von N voneinander getrennten Kameras (280; 2811 bis 2814, 2821 bis 2828), wobei jede Kamera ein Objektiv (30) und einen Lichtsensor (32) aufweist, der in einer Brennebene des Objektivs angeordnet ist, und wobei die Kameras derart auf einer der Lichtmus- tererzeugungseinrichtung (14) gegenüberliegenden Seite angeordneten sind, dass jede Kamera mit ihrem Lichtsensor das unter der Mitwirkung des optischen Systems entstandene Bild von genau einem Ausschnitt des Lichtmusters erfasst, gekennzeichnet durch mindestens ein Strahlablenkelement (4211 bis 4214, 4221 bis 4228), das derart zwischen dem optischen System und mindestens einer der Kameras (2811 bis 2814, 2821 bis 2828) angeordnet ist, dass es das auf die mindestens eine Kamera auftreffende Licht (271, 272) von der Referenzachse (24) weg ablenkt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse (3411 bis 3414, 3421 bis 3428) mindestens einer Kamera senkrecht zu der Referenzachse (24) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass N > 4 ist und mindestens vier erste Kameras (2811 bis 2814) in einer ersten Ebene angeordnet sind .
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass N > 9 ist und mindestens vier zweite Kameras (2821 bis 2818) in einer zweiten Ebene angeordnet sind, die parallel zu der ersten Ebene verläuft.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlablenkelemente (4211 bis 4214) das Licht (271), das auf die ersten Kameras (2811 bis 2814) fällt, weniger ablenken als das Licht (272) , das auf die zweiten Kameras (2821 bis 2828) fällt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kameras (2811 bis 2814) und die zweiten Kameras (2821 bis 2828) und die Strahlablenkelemente (4211 bis 4214, 4221 bis 4228) so angeordnet sind, dass Licht (271), das unter einem Winkel ι bezüglich der Referenzachse (24) aus dem optischen System (12) austritt, von den Strahlablenkelementen (4211 bis 4214) stärker abgelenkt und auf die ersten Kameras (2811 bis 2814) gerichtet wird, und dass Licht (272), das unter einem Winkel a2 > ι bezüglich der Referenzachse (24) aus dem optischen System (12) austritt, weniger stark abgelenkt und auf die zweiten Kameras (2821 bis 2828) gerichtet wird, wobei die erste Ebene weiter entfernt von dem optischen System (12) angeordnet ist als die zweite Ebene.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Ebene angeordnete Kameras und die diesen zugeordneten Strahlablenkelemente an einer gemeinsamen Tragstruktur (40, 44) befestigt sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur eine ringförmige Montageplatte (40, 44) aufweist.
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